加載中. ..
PDF
100年公務人員高等考試三級考試試題 代號：35920
類 科： 核子工程
科 目： 工程熱力學
考試時間： 2 小時 座號：
※注意：
可以使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
（請接背面）
全一張
（
正面
）
一、一活塞汽缸組合體，其中含 25 g 之飽和水蒸氣，其壓力維持於 300 kPa。此時於汽
缸內之電阻加熱器其電流為 0.2 A，電壓為 120 V 予以通電，為時 5分鐘。同時此系
統之散熱量為 3.7 kJ。試計算於此過程中水蒸氣之最終溫度值。（24 分）
水蒸氣之性質如下表：
蒸氣壓（kPa） 飽和溫度（oC） 焓值（Enthalpy, kJ/kg）
飽和液體
飽和氣體
300 133.52 561.43 2724.9
以下值係取自過熱區（Superheated Region）：
壓力（kPa） 溫度（oC） 焓值（Enthalpy, kJ/kg）
300 150 2769.1
300 200 2870.7
二、溫度為 127oC、壓力為 80 kPa及流率為 6000 kg/h之空氣進入一絕熱之擴散器
（diffuser），而離開擴散器時之壓力為 100 kPa，此空氣氣流流經此擴散器之流速
自230 m/s降至 30 m/s。試計算：
空氣出口之溫度（14 分）
擴散器出口之面積（8分）
空氣之氣體常數值為 0.287 kPa-m3/kgoC，空氣之性質如下表：
溫度（K） 焓值（Enthalpy, kJ/kg）
400 400.98
410 411.12
420 421.26
430 431.43
三、一穩流（steady-flow）卡諾（Carnot）循環係以水為工作液體，此循環之最高及最
低溫度分別為 350oC及60oC，而於熱排放過程之開始及末了，水之乾度（quality）分
別為 0.891 及0.1。試
將此循環過程以圖示於以相對於飽和液體及飽和氣體曲線
之T-S圖中（5分）；計算此過程中之
熱效率（5分）、
渦輪機入口之壓力值（
8分）及
淨輸出功（5分）。
水蒸氣之性質如下表：
溫度（oC） 飽和蒸氣壓（kPa） 熵值（Entropy, kJ/kgK）
飽和液體
飽和氣體
350 16529 3.7788 5.2114
60 19.947 0.8313 7.9082
以下值係取自過熱區（Superheated Region）：
壓力（MPa） 溫度（oC） 熵值（Entropy, kJ/kgK）
1.40 300 6.9553
1.40 350 7.1379
100年公務人員高等考試三級考試試題 代號：35920
類 科： 核子工程
科 目： 工程熱力學
全一張
（
背面
）
四、一內含加熱流體而容量為 30 公升之電熱器，置於一體積為 50 m3之公寓中，流體及
公寓初始之溫度皆為 10oC，隨後功率為 1.8 kW之電熱器加以通電而將流體加熱。
於加熱期間公寓流失至周圍環境之散熱量為 0.35 kJ/s，經過一段時間後，公寓內空
氣之溫度為 20oC而加熱流體之溫度為 50oC。假設加熱流體之密度及比熱分別為 950
kg/m3及2.2 kJ/kg oC，試計算電熱器需通電多久始得達此狀態。（23 分）
假設空氣之等容比熱值為 0.718 kJ/kgoC，氣體常數值為 0.287 kPa-m3/kgoC，壓力為
100 kPa。
五、名詞解釋：
能量守恆定律（4分）
潛熱（Latent Heat）（4分）